Разработка приспособления для фрезерования шлицев
Содержание
Введение
. Подготовка исходных данных для
проектирования
.1 Анализ обрабатываемой детали
1.2 Маршрут обработки детали
.3 Расчет режимов резания
.4 Выбор технологического
оборудования
. Назначение, устройство и принцип
работы проектируемого
приспособления
.1 Выбор схемы базирования
.2 Расчет погрешности
базирования
2.3 Расчет усилия зажима
3 Предполагаемая
эффективность от внедрения проектируемого
Приспособления
Список используемой литературы
Введение
Повышение производительности механической
обработки в значительной степени зависит от уровня механизации и автоматизации
станочных приспособлений. Анализ времени обработки на универсальных
металлорежущих станках показывает что время резанья составляет 17..38%
штучного-калькуляционного времени, а остальное(вспомогательное) время
затрачивается в основном на установку и закрепление (раскрепление и съём)
заготовки.
Существенно
повысить производительность обработки можно лишь при резком сокращении
вспомогательного времени благодаря применению прогрессивной технической
оснастки, в частности быстродействующих механизированных приспособлений.
Наиболее
значительную долю в общем парке технической оснастки составляет,
приспособление, применяемые для установки и закрепления заготовок деталей,
обрабатываемых на металлорежущих станках.
Применение
станочных приспособлений позволяет:
существенно
уменьшить основное и вспомогательное время благодаря исключению операций
разметки заготовок перед обработкой и их выверки на станке по разметки,
увеличений числа одновременно работающих заготовок и работающих режущих
инструментов, а также благодаря интенсификации режимов резанья.
-повысить точность обработки.
обеспечить условия для обслуживания нескольких
станков одним рабочим, с более низкой квалификацией.
расширить технические возможности станков.
создать условия для механизации и автоматизации
станков.
-снизить себестоимость изготавливаемой
продукции.
1. Подготовка исходных данных
.1 Анализ обрабатываемой детали
станочное приспособление деталь
технологический
Деталь «Вал-Шестерня» предназначена для передачи
вращательного движения с ведущего вала на ведомый вал с помощью шлицевой и
зубчатой поверхностей.
Рисунок 1 - Эскиз детали
Таблица 1 - Анализ обрабатываемой детали
|
Наименование
поверхности
|
Шероховатость,
мкм
|
Квалитет
точности
|
|
ТП
1 ∅22
|
6,3
|
14
|
|
Фаски
2,6,8,11 1х45
|
6,3
|
14
|
|
ШцП
3 ∅20
|
2,5
|
11
|
|
НЦП
4,10 ∅17
|
2,5
|
11
|
|
ТП
5,9 ∅25,85
|
6,3
|
14
|
|
ЗП
7 ∅25,85
|
2,5
|
11
|
|
ТП
12 ∅17
|
6,3
|
14
|
Общая шероховатость детали Ra
6,3
Масса детали 0,230 кг
Характеристика материала детали 12ХН3А ГОСТ
4543-57
Таблица 2 - Химический состав стали
|
Марка
стали
|
С
|
Mn
|
Si
|
Cr
|
Ni
|
S
|
P
|
|
12ХН3А
|
0.25-0.55
|
0.17-0.34
|
0.80-1.10
|
2.75-3.25
|
0.040
|
0.040
|
Таблица 3 - Технологические характеристики
|
Температура
ковки
|
С
начало 1220, в конце 800. Сечения до 100 мм охлаждаются на воздухе, 101-300
мм - в яме.
|
|
Свариваемость
|
ограниченная.
РДС, АДС под флюсом.
|
|
Обрабатываемость
резанием
|
В
горячекатаном состоянии при НВ 183-187 Ku тв.спл. = 1.26, Ku
б.ст. = 0.95.
|
|
Склонность
к отпускной способности
|
склонна
|
|
Флокеночувствительность
|
Чувствительна
|
Таблица 4 - Механические свойства стали
|
Термическая
обработка
|
Размер
сечения в мм
|
Gв Кг/мм2
|
Gз Кг/мм2
|
D %
|
Φ,%
|
Gw Кг/мм2
|
|
Цементация
900-920о Закалка в масле 780-860о Отпуск 180-200о
|
До
60
|
>95
|
>70
|
>10
|
>50
|
>36
|
1.2 Маршрут обработки детали
Токарно-черновая
Установ А
) Точить ТП 1
) Точить НЦП 3 и ТП 5
) Точить фаску 2
) Точить фаску 6
Установ Б
) Точить ТП 12
) Точить НЦП 10 и ТП 9
) Точить НЦП 7
) Точить фаску 8
) Точить фаску 11
Токарно-чистовая
Установ А
Точить НЦП 14
Установ Б
Точить НЦП 10
Шлицефрезерная
Фрезеровать шлицы 3
Зубофрезерная черновая
Фрезеровать зубья 7
Термообработка
Зубофрезерная чистовая
Фрезеровать зубья 7
Слесарная
Контрольная
1.3 Расчет режимов резания
Исходные
данные:
Деталь:
Вал-Шестерня
Материал:
Сталь 12ХН3А Гост 4543-57
Режущий
инструмент: червячная фреза ∅50
Оборудование:
Шлицефрезерный станок 5350
Рисунок 2 - Эскиз детали
Расчет длины рабочего хода Lpx,
мм
Lpx=Lрез+y
(1)
y - длина подвода,
врезания и перебега инструмента = 16 мм
Определение рекомендуемой подачи по нормативам
S0=S0 табл
*Ks*cos B (2) 0
табл = 0.8 об\мин
Ks
- коэффициент зависящий от обрабатываемого материала = 1
cos B = 10
S0=0.8*1*cos 1= 0.8 об\мин
Уточнение подачи по паспорту станка 5350
S0=0.8об\мин
Расчет скорости резания V
в м\мин
V=Vтабл*K1*K2
(3)
K1 -
коэффициент зависящий от обрабатываемого материала = 1
K2
- коэффициент зависящий от стойкости инструмента = 0,8
Vтабл
= 25 м\мин
V=25*1*0.8=20 м\мин
Расчет числа оборотов фрезы, мин
n=1000*V/п
*D (4)
D - диаметр
червячной фреза =50мм
n=1000*25/3.14*50=127
об\мин
Уточнение числа оборотов фрезы по паспорту
станка 5350. Принимаем
n = 150 об/мин
Уточнение скорости резания по принятому числу
оборотов фрезы
V=п*D*n/1000
(5)
V=3.14*50*150/1000=
23.5 м/мин
Расчет машинного времени tM,
мин
tM=Lp/x*Zg/S0*n*E*q
(6)
Zg
- число зубьев детали = 6
E - число заходов
фрезы = 1
q - количество
одновременно обрабатываемых деталей = 1
tM
= 37*6/0,8*150*1*1=1.85 мин
Рассчитаю мощность резания ля инструмента, кВт
Nрез=E*V*t*Zu*K1*K2/100
(7)рез<Nшп
Nрез=1,4*23,5*5,46*6*1*0,8/100=4.3кВт
шп=1.2*Nдв*
кпд
(8) дв - мощность
электродвигателя станка = 6,5 кВт
Кпд - 0.75
Nшп
= 1,2*6,5*0,75=5,85 кВт
,3>5.85
Резание возможно, так как мощность резания
меньше мощности шпинделя.
1.4
Выбор технологического оборудования
В соответствии с данной схемой обработки -
фрезерование шлицев на
НЦП и рассчитанной мощности резания, выбираю оборудование
шлицефрезерный станок 5350, так как значение мощности резания не превышает
мощности главного электродвигателя.
Шлицефрезерный станок предназначен для нарезания
зубьев на шлицевых валах и цилиндрических колесах червячной фрезой по методу
обката с непрерывным делением. Станок имеет горизонтальную компоновку и
является базовым для ряда однотипных станков отличающихся только наибольшей
длиной нарезаемого зуба.
Части
и органы шлицефрезерного станка 5350
|
Позиция
|
Назначение
частей и органов управления
|
|
1
|
Станина
|
|
2
|
Пульт
управления нижний
|
|
3
|
Коробка
червячной делительной передачи
|
|
4
|
Планшайба
шпинделя изделия
|
|
5
|
Электрошкаф
|
|
6
|
Коробка
подач
|
|
7
|
Пульт
управления верхний
|
|
8
|
Маховик
фрезерного шпинделя
|
|
9
|
Фрезерная
головка
|
|
10
|
Квадрат
осевого перемещения фрезы
|
|
11
|
Электродвигатель
главного привода
|
|
12
|
Кожух
сменных шкивов главного привода
|
|
13
|
Каретка
с инструментом
|
|
12
|
Рукоятка
перемещения пиноли задней бабки
|
Задняя
бабка
|
|
16
|
Фильтр
гидросистемы
|
|
17
|
Маслоуказатель
резервуара масла гидравлики
|
Рисунок
3 - Шлицефрезерный станок 5350
Движение
в станке
Движение резания - вращение фрезы и одновременно
совершает движение подачи - перемещение вдоль оси заготовки.
Принцип работы
Деталь закрепляется в центра и поводковый
патрон. Заготовка начинает вращаться, к ней подводится фреза которая вращается
и одновременно перемещается вдоль оси заготовки.
Таблица 5 - Технологические характеристики
станка 5350
|
Модель
|
5350
|
|
Класс
точности станка по ГОСТ 8-82, (Н,П,В,А,С)
|
Н
|
|
Диаметр
обрабатываемой детали, мм
|
500
|
|
Длина
нарезаемых шлицев, мм
|
40
|
|
Длина
детали, мм
|
750
|
|
Габариты
станка Длинна Ширина Высота (мм)
|
2335_1550_1650
|
|
Масса
|
3900
|
|
Мощность
двигателя кВт
|
6.5
|
|
Пределы
частоты вращения шпинделя Min/Max об/мин
|
80/250
|
|
Число
инструментов в магазине
|
6
|
2.Назначение,
устройство и принцип работы проектируемого приспособления
Назначение.
Приспособление предназначено для закрепления
детали на шлицефрезерную операцию для нарезания шлицев.
Устройство.
Центр состоит из корпуса 1, трех радиальных
стопорящих плунжеров 2, расположенных под углом 1200 друг к другу,
нажимной втулки 3 с поводковым штифтом 4, зубчатого поводка 5, плавающего
центра 6, нагруженного пружиной, сферической шайбы 7, служащей опорой для
поводка, и поводкового пальца 8, связывающего корпус центра с втулкой 3.
Принцип работы.
При поджиме заготовки центром зубцы поводка
врезаются в её торец и передают крутящий момент.
2.1 Выбор схемы базирования
При выполнении заданной операции - фрезерования
шлицев, выбираю неполную схему базирования, так как допускается вращение
заготовки вокруг своей оси.
В соответствии с выбранной схемой базирования
выбираю технологические базы - установочную и направляющую.
Наружная цилиндрическая поверхность ∅17мм
- направляющая база - лишает заготовку 2-х степеней свободы.
Торцевая поверхность ∅17мм
- установочная база - лишает заготовку 3-х степеней свободы.
Рисунок
4 - Схема базирования
Выбор установочных элементов
В качестве установочных элементов выбираю центра
и поводковый патрон, которые лишают деталь пяти степеней свободы, образуя
опорную базу.
2.2 Расчет погрешности базирования
Погрешность базирования заготовки будет зависеть
от гарантированного зазора Sr
между наружным диаметров ∅17 (+0,001+,0012)
и длины 86 (-,0870).
Возможная погрешность определяется по формуле
Sba=Td/2-Tl
(9)
Где Td
- допуск на диаметр ∅17
Tl - допуск на
размер -l=86
Sba=0.012/2-0.870=0.01
Погрешность базирования на данной операции будет
равно 0.01
Рисунок 5 -
Схема размеров погрешности базирования
2.3
Расчет усилия зажима
Осевая сила при фрезеровании направлена вдоль
оси заготовки и перпендикулярно к силе зажима. При фрезеровании деталь может
поворачиваться вокруг оси. Сила подачи будет стремиться сдвинуть заготовку
вдоль оси.
Расчет требуемой силы зажима Q
определяется по формуле
Q=п*Pz*(B*D/2*D1)
(10)
Q=3.14*1.2*(0.86*17/2*25)=1.09H
3.
Предполагаемая эффективность от внедрения проектируемого приспособления
Внедрение приспособления позволяет:
Повысить производительность труда
Облегчить труд рабочего
Снизить себестоимость изделия
Повысить точность обработки
Исключить выверку заготовки, тем самым сократить
вспомогательное время
Список
использованной литературы
1.
Барановский Ю.В. Справочник. Режимы резания. (1972)
.
Клепиков В.В. Проектирование технологической оснастки (2008)
.
Ансеров М.А. Приспособления для металлорежущих станков (1966)
.
Ванин В.А. Приспособления для металлорежущих станков (2007)
.
Косилова А.Г. Справочник технолога-машиностроителя (1986)